Нормы на проектирование дорожного водоотвода

Для предохранения земляного полотна от переувлажнения поверхностными водами и размыва, а также для обеспечения производства работ по сооружению земляного полотна следует предусматривать системы поверхностного водоотвода (планировку территории, устройство канав, лотков, быстротоков, испарительных бассейнов, поглощающих колодцев и т.д.). Дно канав должно иметь продольный уклон не менее 5‰ и в исключительных случаях – не менее 3‰.

Вероятность превышения расчетных паводков при проектировании водоотводных канав и кюветов следует принимать для дорог I и IIкатегорий 2%, IIIкатегории - 3%, IV и V категорий - 4%, а при проектировании водоотводных сооружений с поверхности мостов и дорог следует принимать для дорог I и II категорий - 1%, IIIкатегории 2%, IV и V категорий - 3%.

Бровка земляного полотна на подходах к малым мостам и трубам должна возвышаться над расчетным горизонтом воды, с учетом подпора, не менее чем на 0,5 м при безнапорном режиме работы сооружения и не менее чем на 1 м при напорном и полунапорном режимах.

При расчете дорожного водоотвода потребовались следующие нормы: СНиП 2.05.02-85* "Автомобильные дороги", СНиП 2.05.03-84 "Мосты и трубы".

Гидрологический расчет

При расчете отверстия водопропускной трубы необходимо знать максимальный расход воды, т.е. максимальное количество воды, которое будет протекать через отверстие в единицу времени.

Расход определяется по формулам, одним из главных компонентов которых является водосборная площадь бассейна. Конфигурация и площадь водосборного бассейна определяется рельефом местности; границами водосборного бассейна служат водосборные линии.

1. Расчетный максимальный расход воды весеннего половодья.

К₀ – коэффициент дружности половодья (табл.9.5 Бабков, Андреев "АД"), принимаем 0,01.

n – показатель редукции (табл.9.5 Бабков, Андреев "АД"), принимаем 0,17.

F – площадь водосбора.

h_% - расчетный слой суммарного стока с ВП p%.

(7.2)

h_p% – модульный коэффициент (рис.9.6 Бабков, Андреев "АД"), принимаем 3,0.

p – вероятность превышения (табл.3 СНиП 2.05.03-84), принимаем 2% для 3-й категории.

– осредненный слой стока (рис.9.4 Бабков, Андреев "АД"), принимаем 110.

δ₁ – коэффициент залесенности, принимаем 1.

δ₂ – коэффициент заболоченности, принимаем 1.

2. Расчетный максимальный расход воды ливневых дождей.

Интенсивность ливня – количество осадков, выпавших за единицу времени в мм.

Интенсивность ливня важная характеристика дождя и вся территория РФ разбита на 10 ливневых районов. Для каждого ливневого района известна расчётная интенсивность ливня продолжительностью 1 час.

Объём воды на водосборной площади F, образовавшийся за 1 секунду, будет равен с учётом размерностей:

(7.3)

Где:

– расчетная интенсивность ливня.

(7.4)

– интенсивность ливня продолжительностью 1 час: 0,52 мм/мин;

– коэффициент редукции часовой интенсивности ливня, принимаем 1,32;

α – расчётный коэффициент склонового стока, принимаем 0,74 мм/мин;

φ – коэффициент редукции максимального дождевого стока, устанавливаемый по показателю степени редукции:

(7.5)

(7.6)

Гидравлический расчет

При выборе режима работы трубы следует учитывать, что наиболее безопасный – безнапорный режим (режим, при котором подпор перед трубой меньше высоты при выходе, либо превышает не более 20%).

На всем протяжении трубы вода имеет свободную поверхность. Глубина воды перед трубой не должна превышать 1.2d.

Пропускная способность трубы в безнапорном режиме работы определяется по формуле:

(7.7)

Где:

φ_б – коэффициент скорости для всех типов оголовков кроме обтекаемого, обеспечивающего протекание воды по напорному режиму воды 0,82-0,85.

α

β

d

H/2

Рис.7.1 Схема трубы

H – глубина подпора воды перед трубой.

g – ускорение свободного падения (9.8 м/с²)

ω_C – площадь сечения потока в трубе:

, м² (7.8)

(7.9) (7.10)

Метод подбора: задаёмся значением диаметра d и вычисляем расход воды в зависимости от подпора воды перед трубой H и d, при условии H ≤ 1.2d; сводим в таблицу и строим график, уже по нему определяем какой диаметр нам нужен.

Составим таблицу для диаметра 1.6 м:

Таблица 7.1

Значения расхода воды в зависимости от глубины подпора воды

№	d, м	H, м	ωC	α	β	Q
	1,6	0,2	0,05			0,06
2	1,6	0,4	0,15			0,25
	1,6	0,6	0,26			0,54
4	1,6	0,8	0,39			0,95
	1,6	1,09	0,60			1,69
6	1,6	1,2	0,69			2,03
	1,6	1,4	0,85		7,2	2,69
8	1,6	1,6	1,01			3,42

Так как Q_расч = 0,69 м³/с, то принимаем устройство одноочковой трубы d = 1.6 м

Для Q=0,69 м³/с глубина подпора воды перед трубой H = 1,09 м.

H=0,54 м < H_max=1.2·1.6=1.68 м.

Условие выполняется, принимаем одноочковую водопропускную трубу диаметром d=1.6 м.